在JAVA并发编程中,我们使用锁来确保可变共享变量的安全性。要注意的是,不正确的使用锁很容易导致死锁。
死锁的4个必要条件
:
1. 互斥访问
2. 非抢占
3. 持有并等待
4. 循环等待
在JAVA编程中,有3种典型的死锁类型:
静态的锁顺序死锁,动态的锁顺序死锁,协作对象之间发生的死锁。
静态的锁顺序死锁:
a和b两个方法都需要获得A锁和B锁。一个线程执行a方法且已经获得了A锁,在等待B锁;另一个线程执行了b方法且已经获得了B锁,在等待A锁。这种状态,就是发生了静态的锁顺序死锁。
- //可能发生静态锁顺序死锁的代码
- class StaticLockOrderDeadLock{
- private final Object lockA=new Object();
- private final Object lockB=new Object();
- public void a(){
- synchronized (lockA) {
- synchronized (lockB) {
- System.out.println(“function a”);
- }
- }
- }
- public void b(){
- synchronized (lockB) {
- synchronized (lockA) {
- System.out.println(“function b”);
- }
- }
- }
- }
解决静态的锁顺序死锁的方法就是:所有需要多个锁的线程,都要以相同的顺序来获得锁。
- //正确的代码
- class StaticLockOrderDeadLock{
- private final Object lockA=new Object();
- private final Object lockB=new Object();
- public void a(){
- synchronized (lockA) {
- synchronized (lockB) {
- System.out.println(“function a”);
- }
- }
- }
- public void b(){
- synchronized (lockA) {
- synchronized (lockB) {
- System.out.println(“function b”);
- }
- }
- }
- }
动态的锁顺序死锁:
动态的锁顺序死锁是指两个线程调用同一个方法时,传入的参数颠倒造成的死锁。如下代码,一个线程调用了transferMoney方法并传入参数accountA,accountB;另一个线程调用了transferMoney方法并传入参数accountB,accountA。此时就可能发生在静态的锁顺序死锁中存在的问题,即:第一个线程获得了accountA锁并等待accountB锁,第二个线程获得了accountB锁并等待accountA锁下载地址 。
- //可能发生动态锁顺序死锁的代码
- class DynamicLockOrderDeadLock{
- public void transefMoney(Account fromAccount,Account toAccount,Double amount){
- synchronized (fromAccount) {
- synchronized (toAccount) {
- //…
- fromAccount.minus(amount);
- toAccount.add(amount);
- //…
- }
- }
- }
- }
动态的锁顺序死锁解决方案如下:使用System.identifyHashCode来定义锁的顺序。确保所有的线程都以相同的顺序获得锁
- //正确的代码
- class DynamicLockOrderDeadLock{
- private final Object myLock=new Object();
- public void transefMoney(final Account fromAccount,final Account toAccount,final Double amount){
- class Helper{
- public void transfer(){
- //…
- fromAccount.minus(amount);
- toAccount.add(amount);
- //…
- }
- }
- int fromHash=System.identityHashCode(fromAccount);
- int toHash=System.identityHashCode(toAccount);
- if(fromHash<toHash){
- synchronized (fromAccount) {
- synchronized (toAccount) {
- new Helper().transfer();
- }
- }
- }else if(fromHash>toHash){
- synchronized (toAccount) {
- synchronized (fromAccount) {
- new Helper().transfer();
- }
- }
- }else{
- synchronized (myLock) {
- synchronized (fromAccount) {
- synchronized (toAccount) {
- new Helper().transfer();
- }
- }
- }
- }
- }
- }
协作对象之间发生的死锁:
有时,死锁并不会那么明显,比如两个相互协作的类之间的死锁,比如下面的代码:一个线程调用了Taxi对象的setLocation方法,另一个线程调用了Dispatcher对象的getImage方法。此时可能会发生,第一个线程持有Taxi对象锁并等待Dispatcher对象锁,另一个线程持有Dispatcher对象锁并等待Taxi对象锁。
- //可能发生死锁
- class Taxi{
- private Point location,destination;
- private final Dispatcher dispatcher;
- public Taxi(Dispatcher dispatcher) {
- this.dispatcher=dispatcher;
- }
- public synchronized Point getLocation(){
- return location;
- }
- public synchronized void setLocation(Point location){
- this.location=location;
- if(location.equals(destination))
- dispatcher.notifyAvailable(this);//外部调用方法,可能等待Dispatcher对象锁
- }
- }
- class Dispatcher{
- private final Set<Taxi> taxis;
- private final Set<Taxi> availableTaxis;
- public Dispatcher(){
- taxis=new HashSet<Taxi>();
- availableTaxis=new HashSet<Taxi>();
- }
- public synchronized void notifyAvailable(Taxi taxi){
- availableTaxis.add(taxi);
- }
- public synchronized Image getImage(){
- Image image=new Image();
- for(Taxi t:taxis)
- image.drawMarker(t.getLocation());//外部调用方法,可能等待Taxi对象锁
- return image;
- }
- }
上面的代码中,我们
在持有锁的情况下调用了外部的方法,这是非常危险的(可能发生死锁)
。为了避免这种危险的情况发生,我们使用开放调用。
如果调用某个外部方法时不需要持有锁,我们称之为开放调用。
解决协作对象之间发生的死锁:需要使用开放调用,即避免在持有锁的情况下调用外部的方法。
- //正确的代码
- class Taxi{
- private Point location,destination;
- private final Dispatcher dispatcher;
- public Taxi(Dispatcher dispatcher) {
- this.dispatcher=dispatcher;
- }
- public synchronized Point getLocation(){
- return location;
- }
- public void setLocation(Point location){
- boolean flag=false;
- synchronized (this) {
- this.location=location;
- flag=location.equals(destination);
- }
- if(flag)
- dispatcher.notifyAvailable(this);//使用开放调用
- }
- }
- class Dispatcher{
- private final Set<Taxi> taxis;
- private final Set<Taxi> availableTaxis;
- public Dispatcher(){
- taxis=new HashSet<Taxi>();
- availableTaxis=new HashSet<Taxi>();
- }
- public synchronized void notifyAvailable(Taxi taxi){
- availableTaxis.add(taxi);
- }
- public Image getImage(){
- Set<Taxi> copy;
- synchronized (this) {
- copy=new HashSet<Taxi>(taxis);
- }
- Image image=new Image();
- for(Taxi t:copy)
- image.drawMarker(t.getLocation());//使用开放调用
- return image;
- }
- }
综上,是常见的3种死锁的类型。即:静态的锁顺序死锁,动态的锁顺序死锁,协作对象之间的死锁。在写代码时,要确保线程在获取多个锁时采用一致的顺序。同时,要避免在持有锁的情况下调用外部方法。